三極管與MOS管作為開(kāi)關(guān)管時(shí)如何選擇？-KIA MOS管

三極管與MOS管

MOS管和三極管是電子電路的基礎(chǔ)，也是集成電路的基礎(chǔ)。為了更容易理解它們的工作原理，這里用形象圖示一下它們的原理和特點(diǎn)。

一、MOS管

MOS管是電壓控制型器件，柵極（G）的電壓控制源極（S）和漏極（D）之間的電流。下面以NMOS為例圖示如下。

NMOS管的原理圖示

它們好像是一個(gè)受外界磁力控制的開(kāi)關(guān)，當(dāng)外面有紅色磁體時(shí)，好像柵極（G）加壓，內(nèi)部的黃色閥門(mén)就開(kāi)啟，綠色的電子好像水流一樣就會(huì)從源極（S）流到漏極（D）。

剛開(kāi)始水流隨著閥門(mén)的開(kāi)啟增大而增大，這就是線性工作區(qū)。當(dāng)閥門(mén)開(kāi)到一定程度，水流不會(huì)再增大了，因?yàn)楣茏訚M了。這就是飽和區(qū)工作狀態(tài)。

二、三極管

三極管是電流控制型器件，基極（B）的電流控制發(fā)射極（E）和集電極（C）之間的電流。下面以NPN管為例圖示如下。

NPN管的原理圖示

三極管好像是一個(gè)為了取小水而漏掉大水的例子。如上圖所示，當(dāng)不取水時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉了大小管道，都沒(méi)有電流。當(dāng)通過(guò)小管道開(kāi)啟閥門(mén)取一點(diǎn)水的時(shí)候，水就會(huì)漫過(guò)閥門(mén)空隙流到大管道另外一端。

當(dāng)閥門(mén)開(kāi)的越大，漏掉的水就越多，好像小水流可以控制大漏水一樣，這就是線性工作區(qū)。如果閥門(mén)開(kāi)大到一定程度，管子滿了，那么再開(kāi)大閥門(mén)也不會(huì)增加水流了，這就是飽和工作區(qū)。

MOS管和三極管的特點(diǎn)有點(diǎn)相似：它們都可以做開(kāi)關(guān)（飽和區(qū)），也都可以做放大器（線性區(qū)）使用。

但是MOS管由于柵極與源漏之間是隔開(kāi)的，沒(méi)有像三極管那樣直接聯(lián)通，所以使用起來(lái)，各電極之間信號(hào)更干凈更容易控制。所以MOS管已經(jīng)是集成電路的主力了。

三極管與MOS管作為開(kāi)關(guān)管時(shí)如何選擇？

三極管和MOS管都是很常用的電子元器件，兩者都可以作為電子開(kāi)關(guān)管使用，而且很多場(chǎng)合兩者都是可以互換使用的。

三極管和MOS管作為開(kāi)關(guān)管時(shí)，有很多相似之處，也有不同之處，那么在電路設(shè)計(jì)時(shí)，兩者之間該如何選擇呢？

三極管有NPN型和PNP型，同理MOS管也有N溝道和P溝道的，三極管的三個(gè)引腳分別是基極B、集電極C和發(fā)射極E，而MOS管的三個(gè)引腳分別是柵極G、漏極D和源極S。下圖為三極管和MOS管控制原理。

NPN三極管與N-MOS管當(dāng)開(kāi)關(guān)管原理

（1）控制方式不同，三極管是電流型控制元器件，而MOS管是電壓控制元器件，三極管導(dǎo)通所需的控制端的輸入電壓要求較低，一般0.4V~0.6V以上就可以實(shí)現(xiàn)三極管導(dǎo)通，只需改變基極限流電阻即可改變基極電流。

而MOS管為電壓控制，導(dǎo)通所需電壓一般4V~10V左右，且達(dá)到飽和時(shí)所需電壓一般6V~10V左右。

在控制電壓較低的場(chǎng)合一般使用三極管作為開(kāi)關(guān)管，也可以先使用三極管作為緩沖控制MOS管，比如單片機(jī)、DSP、powerPC等處理器I/O口電壓較低，只有3.3V或2.5V，一般不會(huì)直接控制MOS管，電壓較低MOS管無(wú)法導(dǎo)通或內(nèi)阻很大內(nèi)耗大而達(dá)不到實(shí)際效果，這種情況下一般使用三極管控制。

（2）輸入阻抗不同，三極管的輸入阻抗小，MOS管的輸入阻抗大；結(jié)電容不一樣，三極管的結(jié)電容要比MOS管大，動(dòng)作相應(yīng)上MOS管要比三極管快一些；

穩(wěn)定性方面MOS管更優(yōu)，三極管的少子參與導(dǎo)電，比較容易受到溫度的影響，噪聲較高，而MOS管是多子導(dǎo)電，噪聲小，熱穩(wěn)定性好。

（3）MOS管內(nèi)阻很小，大一點(diǎn)的幾十mΩ，小的只有幾mΩ，比如4mΩ、2mΩ等，而三極管的導(dǎo)通壓降幾乎不變，一般為0.3V~0.6V左右，所以一般在小電流場(chǎng)合比較喜歡使用MOS管，內(nèi)阻小壓降低；

但是大電流場(chǎng)合一般使用三極管，比如幾百A，或上千A甚至幾千A的電流時(shí)，使用三極管其導(dǎo)通壓降只有0.3V~0.6V左右，而使用MOS管即使內(nèi)阻很小，但是電流很大，壓降仍然很大；

比如內(nèi)阻2mΩ，電流1000A，那么壓降高達(dá)2V，功耗很大，高達(dá)2000W，使用三極管功耗只有300W~600W左右，電流越大其差異越明顯，所以在汽車、高鐵等幾千安培的大電流場(chǎng)合，都是采用三極管作為開(kāi)關(guān)管的。

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